Основными элементами ОК являются венцы подвижных и неподвижных лопаток. Лопатки рабочего колеса РК, направляющего аппарата НА составляют ступень осевого компрессора (рис. 19). ВНА (входной направляющий аппарат) необходим для закрутки воздуха в сторону вращения ротора, что позволяет увеличить напор осевого компрессора. Количество ступеней различное и для ГТУ ГТК-10-4 составляет порядка 10.
Рис. 19. Ступени осевого компрессора
ОК (осевой компрессор), в лопаточном аппарате которого происходит обратный процесс, преобразование механической работы в Ек и в Еп.
Межлопаточные каналы НА и РК выполнены диффузорно, т. е. расширяющиеся
Графически газовая динамика осевого компрессора приведена на рис. 20.
Рис. 20. Газовая динамика осевого компрессора
При вращении ротора воздух входит в межлопастной канал с относительной скоростью W1. Так как канал расширяющийся, относительная скорость падает до W2, то есть Ек в рабочем колесе преобразуется в Еп и внутреннюю энергию, происходит повышение давления и температуры. Воздух со скоростью С2 поступает на лопатку НА, межлопаточный канал которой выполнен диффузорно, что приводит к снижению абсолютной скорости до С3 и дальнейшему повышению давления и температуры.
При сжатии удельный объем (масса единицы объема) воздуха уменьшается, вследствие чего уменьшается площадь проходного сечения канала, согласно уравнению неразрывности:
В большинстве случаев при проектировании проточной части выбирают такое соотношение:
Выходная скорость потока из НА по числовому значению и направлению была равна скорости потока на вход в канал рабочего колеса, то есть С3 = W1. Тогда условия входа в следующую ступень будут такими же, как и в предшествующей ступени:
C3=W1.
Осевые компрессоры выполнены многоступенчатыми потому, что степень сжатия одной ступени равна πст ≈ 1,13, а для того, чтобы получить необходимое давление на входе из ОК, например, πк = 4,6 необходимо 10 ступеней, то есть степени сжатия умножаются.
Вопросы для самопроверки
1. Каковы назначение и состав осевого компрессора?
2. Какова конструкция, способы крепления и материал лопаток?
3. Что представляет собой конструкции ротора?
4. Что такое лабиринтное уплотнение?
5. Что можно рассказать о газовой динамике осевого компрессора?
